JP2006059979A - 非接触電力伝送装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】この発明は、物理的に分離自在な1次コイル1と2次コイル2とを有し、両コイル1、2間に生じる電磁誘導作用を利用して非接触で電力を伝送するものである。1次コイル1は平面コイル11からなり、2次コイル2は平面コイル21および平面コイル22からなる。その使用時には、平面コイル11の両面を、平面コイル21および平面コイル22が挟み込むようになっている。
【選択図】 図1
Description
そして、1次コイルは一方のC型のコアに巻かれ、2次コイルは他方のC型のコアに巻かれ、これらは電力伝送用のトランスを形成している(特許文献1の図2および図3などを参照)。
しかし、平面コイルを使用すると、コアを使用しないために、1次コイルおよび2次コイルの使用時に発生する漏れ磁束を無視できないという不具合がある。また、電力の伝送時には、平面コイルからなる一次コイルと2次コイルの位置合わせを確実に行い、電力の伝送能力を確実に確保する必要がある。さらに、平面コイルからなる場合には、1次コイル上に金属などの異物が置かれた場合に、加熱などを招いて安全性が低下するという不具合がある。
すなわち、第1の発明は、物理的に分離自在な1次コイルと2次コイルとを有し、前記両コイル間に生じる電磁誘導作用を利用して非接触で電力を伝送する非接触電力伝送装置であって、前記1次コイルは平面状の第1平面コイルからなり、前記2次コイルは平面状の第2平面コイルおよび第3平面コイルからなり、さらに、電力の伝送時には、前記第1平面コイルの両面を、前記第2平面コイルおよび前記第3平面コイルでそれぞれ挟み込んで使用するようになっている。
第3の発明は、第1または第2の発明において、前記第1平面コイル、前記第2平面コイル、および前記第3平面コイルは、それぞれ同一平面内で渦巻き状であって、中央にほぼ同じ大きさの穴を有する渦巻き平面コイルからなり、前記第1平面コイルの両面を、前記第2平面コイルおよび前記第3平面コイルで挟み込んで使用する際に、前記各平面コイルの各穴に非磁性体を挿入し、その各平面コイルの各中心が配列方向においてほぼ一致するようにした。
第10の発明は、第8または第9の発明において、前記第1平面コイル、前記第2平面コイル、および前記第3平面コイルは、それぞれ同一平面内で渦巻き状であって、中央にほぼ同じ大きさの穴を有する渦巻き平面コイルからなり、前記第1平面コイルの両面を、前記第2平面コイルおよび前記第3平面コイルで挟み込んで使用する際に、前記各平面コイルの各穴に非磁性体を挿入し、その各平面コイルの各中心が配列方向においてほぼ一致するようにした。
(第1実施形態)
本発明の非接触電力伝送装置の第1実施形態は、図1に示すように、送電側の1次コイル1と受電側の2次コイル2とを有し、両コイル1、2間に生じる電磁誘導作用を利用して非接触で電力を伝送できるようになっている。
ここで、平面コイル11,21,22は、上記の例では同一平面内で渦巻き状に形成されたものとしたが、平面的なコイルであればその形態は問わない。
本発明の非接触電力伝送装置の第2実施形態は、図2に示すように、図1に示す第1実施形態の構成を基本とし、以下の点の改良を加えたものである。
すなわち、第1実施形態では、図1に示すように、平面コイル11および平面コイル21,22の各サイズ(この例では直径)をほぼ同じとした。しかし、第2実施形態では、図2に示すように、平面コイル21,22のサイズをほぼ同一にするとともに、その各サイズを平面コイル11のサイズよりも大きくし、電力の伝送時に、平面コイル11の両面全体を、平面コイル21および平面コイル22がそれぞれ被覆する(挟み込む)ようになっている。
本発明の非接触電力伝送装置の第3実施形態は、図3に示すように、図1に示す第1実施形態または図2に示す第2実施形態の構成を基本とし、以下の点の構成を追加したものである。
すなわち、第3実施形態は、平面コイル11の両面を、平面コイル21および平面コイル22で挟み込んだときに、その各平面コイル11,21,22の中心に設けた円形の各穴に非磁性体からなる円筒3を差し込み、平面コイル11,21,22の各中心が配列方向においてほぼ一致するようにし、この状態で位置決めさせるようにしたものである。
このような構成からなる第3実施形態によれば、使用時に、平面コイル11,21,22の各中心を配列方向においてほぼ一致させ、この状態で位置決め固定が可能となる。
本発明の非接触電力伝送装置の第4実施形態は、図3に示す第3実施形態の構成を、図4に示すように、さらに具体化させたものである。
このような構成からなる第4実施形態によれば、平面コイルを使用する場合に、異物の混入防止、および1次コイルと2次コイルの位置合わせの容易化を図ることができる。
本発明の非接触電力伝送装置の第5実施形態は、図1に示す第1実施形態または図2に示す第2実施形態の構成を基本とし、異物の混入防止、1次コイルと2次コイルの位置合わせの容易化、および感電防止を図ることができるようにしたものである。
ここで、凸部41、42と、それに対応する凹部521、522は、必ずしも2つ設けなくても良く、そのうちのいずれか一方でも良い。また、凸部131、132は、変形自在または伸縮自在に構成したが、ケース4a全体をゴムのような弾性部材で構成しても良く、この場合には凸部41、42も変形自在となる。
本発明の非接触電力伝送装置の第6実施形態は、図1に示す第1実施形態または図2に示す第2実施形態の構成を基本とし、異物の混入防止、1次コイルと2次コイルの位置合わせの容易化、および感電防止を図ることができるようにしたものである。
ケース4bは、ケース5bと対向する側の面が平らに形成され、その面側に一端側が開口する2つの差し込み受け部43、44が、所定の間隔をおいて並行に設けられている。そして、その差し込み受け部43と差し込み受け部44との間にコイル収納部45が形成され、そのコイル収納部45内に平面コイル11が固定されている。差し込み受け部43、44は、その一端側に開口部をそれぞれ有し、その各開口部からケース5b側の差し込み部53、54がそれぞれ差し込み自在になっている。
このような構成からなる第6実施形態によれば、ケース5b側の差し込み部53、54がケース4b側の差し込み受け部43、44に差し込まれたときに、両者は位置決めされ、かつ、平面コイル11の両面が平面コイル21,22で挟まれた状態になる。また、このときには同時に、平面コイル11および平面コイル21,22の各中心が配列方向においてほぼ一致するようになる。
本発明の非接触電力伝送装置の第7実施形態は、図1に示す第1実施形態または図2に示す第2実施形態の構成を基本とし、これに以下のような構成を追加するようにしたものである。
送電装置7と受電装置8とは、平面コイル11からなる1次コイル1と、平面コイル21,22からなる2次コイル2とが電磁的に結合することにより、非接触で電力伝送を行う非接触電力伝送装置を形成するようになっている。
AC/DCコンバータ71は、例えば家庭に供給される100〔V〕の交流電圧を所定の直流電圧に変換するものであり、その変換された直流電圧を送電回路72に供給するようになっている。送電回路72は、AC/DCコンバータ71からの直流電圧を使用して所定の周波数の交流電圧を生成する回路であり、この生成した交流電圧を1次コイル1に供給するようになっている。
2次コイル2は、平面コイル21および平面コイル22から構成される。1次コイル1との電磁結合により2次コイル2に誘起される交流電圧は、受電回路81に供給されるようになっている。
充放電制御回路82は、受電回路81からの出力により2次電池83を充電する場合にはその充電の制御を行い、2次電池83で負荷(図示せず)を動作させる場合には放電の制御を行う回路である。2次電池83は、例えばリチウムイオン電池のように、放電後に充電により繰り返して使用できる電池である。
受電装置8の2次電池83を、送電装置7を用いて充電する場合について説明する。この場合には、図1に示すように、1次コイル1を構成する平面コイル11の両面を、2次コイル2を構成する平面コイル21、22が挟み込み、両コイル1、2を電磁結合する状態にさせる。
この充電時には、平面コイル11の両面を平面コイル21、22が挟み込むので、平面コイル21,22が漏れ磁束を防ぐことができ、かつ、電力伝送を効率的に行うことができる。
このようにして、2次電池83に対する充電が終了した場合には、受電装置8の2次コイル2を送電装置7の1次コイル1から離せば、その充電された2次電池83を携帯電話などの負荷の電源として使用できる。
図5に示す第5実施形態および図7に示す第6実施形態は、非接触電力伝送装置の各実施形態として説明したが、これをコンセントとプラグからなる接続器具として使用することができる。
Claims (14)
- 物理的に分離自在な1次コイルと2次コイルとを有し、前記両コイル間に生じる電磁誘導作用を利用して非接触で電力を伝送する非接触電力伝送装置であって、
前記1次コイルは平面状の第1平面コイルからなり、前記2次コイルは平面状の第2平面コイルおよび第3平面コイルからなり、
さらに、電力の伝送時には、前記第1平面コイルの両面を、前記第2平面コイルおよび前記第3平面コイルでそれぞれ挟み込んで使用するようになっていることを特徴とする非接触電力伝送装置。 - 前記第2平面コイルおよび前記第3平面コイルの各サイズを、前記第1平面コイルのサイズよりも大きくしたことを特徴とする請求項1に記載の非接触電力伝送装置。
- 前記第1平面コイル、前記第2平面コイル、および前記第3平面コイルは、それぞれ同一平面内で渦巻き状であって、中央にほぼ同じ大きさの穴を有する渦巻き平面コイルからなり、
前記第1平面コイルの両面を、前記第2平面コイルおよび前記第3平面コイルで挟み込んで使用する際に、前記各平面コイルの各穴に非磁性体を挿入し、その各平面コイルの各中心が配列方向においてほぼ一致するようにしたことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の非接触電力伝送装置。 - 前記第1平面コイル、前記第2平面コイル、および前記第3平面コイルは、それぞれ同一平面内で渦巻き状であって、中央にほぼ同じ大きさの穴を有する渦巻き平面コイルからなり、
前記第2平面コイルおよび前記第3平面コイルは、前記第1平面コイルが挿入されるコイル挿入空間を挟んで平面同士が対向する状態で固定的に配置されるとともに、前記第1平面コイルは前記コイル挿入空間内に挿入自在になっており、
前記第1平面コイルが前記コイル挿入空間内に挿入されたときに、前記第1平面コイルの穴に非磁性体からなる可動部材が挿入されて、その各平面コイルの各中心が配列方向においてほぼ一致するようになっていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の非接触電力伝送装置。 - 前記第1平面コイルは、水密性の第1ケース内に固定されて収納され、
前記第2平面コイルおよび前記第3平面コイルは、前記第1ケースが差し込み自在なケース受け部を有する水密性の第2ケース内に、前記ケース受け部を挟んで前記両コイルの平面同士が対向する状態で収納され、
前記第1ケースが前記ケース受け部内に差し込まれたときに、前記第1ケースが前記ケース受け部内に位置決めされ、この位置決め時に、前記各平面コイルの各中心が配列方向においてほぼ一致するようになっていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の非接触電力伝送装置。 - 前記第1ケースの表面および裏面のうちの少なく一方の面であって、前記第1平面コイルの中心に一致する位置に変形自在または伸縮自在な凸部を設け、
前記ケース受け部内の対向する面のうちの少なくとも一方の面であって、前記第2平面コイルまたは前記第3平面コイルの中心に一致する位置に、前記凸部が嵌合自在な凹部を設けるようにしたことを特徴とする請求項5に記載の非接触電力伝送装置。 - 前記第1平面コイルは水密性の第1ケース内に固定され、前記第2平面コイルおよび前記第3平面コイルはそれぞれ水密性の第2ケース内に固定され、
前記第1ケースは、前記第2ケースの2つの差し込み部が差し込まれる2つの差し込み受け部を有するともに、その2つの差し込み受け部の間にコイル収納部を有し、前記コイル収納部内に前記第1平面コイルが収納され、
前記第2ケースは、前記2つの差し込み部を有し、その各差し込み部内に前記第2平面コイルおよび前記第3平面コイルがそれぞれ収納され、
さらに、前記2つの差し込み部が前記2つの差し込み受け部内に差し込まれたときに、前記両差し込み部が前記両差し込み受け部内にそれぞれ位置決めされ、この位置決め時に、前記各平面コイルの各中心が配列方向においてほぼ一致するようになっていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の非接触電力伝送装置。 - 1次コイルを含む送電装置と、2次コイルを含む受電装置とを備え、
前記送電装置は、前記第1次コイルが前記2次コイルと電磁結合するときに、前記1次コイルに供給する交流を生成する送電手段を有し、
前記受電装置は、前記2次コイルが前記1次コイルと電磁結合するときに、前記2次コイルに誘起される交流を直流に変換する受電手段を有し、
さらに、前記1次コイルは平面状の第1平面コイルからなり、前記2次コイルは平面状の第2平面コイルおよび第3平面コイルからなり、
かつ、電力の伝送時には、前記第1平面コイルの両面を、前記第2平面コイルおよび前記第3平面コイルでそれぞれ挟み込んで使用するようになっていることを特徴とする非接触電力伝送装置。 - 前記第2平面コイルおよび前記第3平面コイルのサイズを、前記第1平面コイルのサイズよりも大きくしたことを特徴とする請求項8に記載の非接触電力伝送装置。
- 前記第1平面コイル、前記第2平面コイル、および前記第3平面コイルは、それぞれ同一平面内で渦巻き状であって、中央にほぼ同じ大きさの穴を有する渦巻き平面コイルからなり、
前記第1平面コイルの両面を、前記第2平面コイルおよび前記第3平面コイルで挟み込んで使用する際に、前記各平面コイルの各穴に非磁性体を挿入し、その各平面コイルの各中心が配列方向においてほぼ一致するようにしたことを特徴とする請求項8または請求項9に記載の非接触電力伝送装置。 - 前記第1平面コイル、前記第2平面コイル、および前記第3平面コイルは、それぞれ同一平面内で渦巻き状であって、中央にほぼ同じ大きさの穴を有する渦巻き平面コイルからなり、
前記第2平面コイルおよび前記第3平面コイルは、前記第1平面コイルが挿入されるコイル挿入空間を挟んで平面同士が対向する状態で固定的に配置されるとともに、前記第1平面コイルは前記コイル挿入空間内に挿入自在になっており、
前記第1平面コイルが前記コイル挿入空間内に挿入されたときに、前記第1平面コイルの穴に非磁性体からなる可動部材が挿入されて、その各平面コイルの各中心が配列方向においてほぼ一致するようになっていることを特徴とする請求項8または請求項9に記載の非接触電力伝送装置。 - 前記第1平面コイルは、水密性の第1ケース内に固定されて収納され、
前記第2平面コイルおよび前記第3平面コイルは、前記第1ケースが差し込み自在なケース受け部を有する水密性の第2ケース内に、前記ケース受け部を挟んで前記両コイルの平面同士が対向する状態で収納され、
前記第1ケースが前記ケース受け部内に差し込まれたときに、前記第1ケースが前記ケース受け部内に位置決めされ、この位置決め時に、前記各平面コイルの各中心が配列方向においてほぼ一致するようになっていることを特徴とする請求項8または請求項9に記載の非接触電力伝送装置。 - 前記第1ケースの表面および裏面のうちの少なく一方の面であって、前記第1平面コイルの中心に一致する位置に変形自在または伸縮自在な凸部を設け、
前記ケース受け部内の対向する面のうちの少なくとも一方の面であって、前記第2平面コイルまたは前記第3平面コイルの中心に一致する位置に、前記凸部が嵌合自在な凹部を設けるようにしたことを特徴とする請求項12に記載の非接触電力伝送装置。 - 前記第1平面コイルは水密性の第1ケース内に固定され、前記第2平面コイルおよび前記第3平面コイルはそれぞれ水密性の第2ケース内に固定され、
前記第1ケースは、前記第2ケースの2つの差し込み部が差し込まれる2つの差し込み受け部を有するともに、その2つの差し込み受け部の間にコイル収納部を有し、前記コイル収納部内に前記第1平面コイルが収納され、
前記第2ケースは、前記2つの差し込み部を有し、その各差し込み部内に前記第2平面コイルおよび前記第3平面コイルがそれぞれ収納され、
さらに、前記2つの差し込み部が前記2つの差し込み受け部内に差し込まれたときに、前記両差し込み部が前記両差し込み受け部内にそれぞれ位置決めされ、この位置決め時に、前記各平面コイルの各中心が配列方向においてほぼ一致するようになっていることを特徴とする請求項8または請求項9に記載の非接触電力伝送装置。
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